DE4404644C2 - Verfahren zur Abdichtung von Bodenformationen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung von Bodenformatio
nen, wobei eine mineralische Abdichtungsschicht aus einem bindigen
Boden unter Zusatz von pulverförmigem Wasserglas und Weichgelbildner
aufgebracht und mechanisch verdichtet wird.
Hierzu ist aus der DE-A 27 02 787 ein Verfahren bekannt, bei dem in
einen bindigen Boden mit einem Wassergehalt im nassen Bereich der
Proktorkurve pulverförmiges Wasserglas, ggf. unter Mitverwendung von
Gelbildnern, mechanisch in den Boden eingearbeitet wird, worauf eine
mechanische Verdichtung des Bodens erfolgt. Mit diesem Verfahren
lassen sich die Durchlässigkeitsbeiwerte kf der mineralischen Abdichtungs
schicht auf Werte im Bereich von 3,6 bis 1,3 × 10-10 m·s-1 verbessern.
Weiterhin ist aus der EP-B 338 039 ein Verfahren zur Abdichtung von
Bodenformationen bekannt, bei dem man Klärschlamm oder Gewässer
schlamm mit 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf Schlammtrockengewicht,
wasseraufnahmefähigen, kornbeständigen Zuschlagstoff vermischt, das
erhaltene Kunstboden-Gemisch auf die Bodenformation aufbringt und
mechanisch verdichtet. In einer besonderen Ausführungsform ist hierbei
vorgesehen, daß man unter Zusatz von Natriumaluminat als Weichgelbild
ner und pulverförmigem Wasserglas arbeitet, wobei man zunächst das
Wasserglas in trockener Form einmischt und erst nach Auflösung des
Wasserglases den Weichgelbildner durch einen weiteren Verarbeitungsvor
gang einmischt. Für dieses Kunstboden-System werden Durchlässigkeits
beiwerte k von 5 × 10-10 bis 3 × 10-11 m/s-1 angegeben.
Das in der EP-B 338 039 beschriebene Verfahren unterliegt jedoch
gewissen Einschränkungen, und zwar deshalb, weil wegen des hohen
Schadstoffgehaltes des Klärschlamms und seiner Zuschlagstoffe (wie
Kraftwerksaschen oder Müllverbrennungsaschen) Umweltbedenken beste
hen. So ist z. B. die Verwendung von derartigen Klärschlammgemischen
wegen des hohen Schadstoffgehaltes nicht für Basisabdichtungen sondern
nur für Deckelabdichtungen von Deponien zugelassen. Abgesehen von
diesen Beschränkungen für bestimmte Kunstböden besitzen andererseits
Naturböden, wie tonhaltige Böden, die für derartige Abdichtungen am
besten geeignet und an sich für Basisabdichtungen zugelassen sind, auf
Dauer kein ausreichendes Schadstoffrückhaltevermögen und unterliegen
zusätzlich einer physikochemischen Veränderung, was zu einer Erhöhung
der Permeabilität auf Dauer führt. Dies ist auch der Grund für die
Entwicklung der Kombidichtung, bei der über der Ton-Abdichtungsschicht
eine Kunststoff-Dichtungsbahn vorgesehen ist.
Gegenüber dem Verfahren nach der DE-A 27 02 787 bestand nun eine Aufgabe darin, die
Abdichtungsqualität zu kleineren Durchlässigkeitsbeiwerten kf hin zu
verbessern, wobei ein besonderer Gesichtspunkt
darin bestand, ein gutes Schadstoffrückhaltevermögen
bei der Abdichtung mit natürlich vorkommenden bindigen Böden zu
erzielen.
Es wurde nun gefunden, daß sich ausgezeichnete Durchlässigkeitsbeiwerte
bei gleichzeitig gutem Schadstoffrückhaltevermögen bei der Abdichtung
mit natürlich vorkommenden bindigen Böden erreichen lassen, wenn man
das Abdichtungsverfahren wie folgt durchführt:
- (a) Herstellung eines homogenen Gemisches aus einem bindigen Boden mit einem Wassergehalt im nassen Bereich der Proctorkurve unter Zusatz von pulverförmigem Aluminat-freiem Weichgelbildner,
- (b) nach Auflösung des Weichgelbildners im Bodenwasser homogene Einarbeitung von pulverförmigem Wasserglas und
- (c) mechanische Verdichtung.
Wie den Vergleichsbeispielen zu entnehmen ist, lassen sich mit dem erfindungs
gemäßen Verfahren Durchlässigkeitsbeiwerte erzielen, die gegenüber dem
Verfahren nach der DE-A 27
02 787 mindestens um eine Größenordnung besser sind. Auch gegenüber dem
Verfahren der EP-B 338 039 sind die Abdichtungswerte verbessert; darüber hinaus
ist auch das Schadstoffrückhaltevermögen ganz erheblich verbessert. Der Erfolg
dieses Verfahrens ist auch deshalb überraschend, weil im Verfahren der vorgenann
ten EP-B 338 039 ausdrücklich festgelegt ist, daß
erst das Wasserglas eingemischt werden muß, und erst nach Auflösung
des Wasserglases der flüssige Weichgelbildner durch einen weiteren Ver
arbeitungsvorgang eingemischt werden kann (Spalte 5, Zeilen 45-50 und
Patentanspruch 11).
Mit dem Verfahren der Erfindung lassen sich Durchlässigkeitsbeiwerte, je
nach gewählter Bodenart, im Bereich von k = 5 × 10-11 bis 1 × 10-12
erzielen. Ein besonderer Vorteil besteht darüber hinaus darin, daß sich
die fertige Abdichtungsschicht bei allen gewählten feinkörnigen bindigen
Bodenarten (sandiger Schluff bis Ton) durch ein besonders hohes Schad
stoff-Rückhaltevermögen, und zwar sowohl bezüglich anorganischer als
auch organischer Schadstoffe auszeichnet. Diesbezüglich werden die Werte
für die allgemein anerkannten Tondichtungen bei weitem übertroffen, wie
sich aus den beigefügten Abb. 2 bis 6 ergibt. Dieses hohe Schad
stoff-Rückhaltevermögen hat hinsichtlich des langfristigen Grundwasser
schutzes gegen Einwirkung von Deponiesickerwässern eine sehr große
Bedeutung. Da die mit dem Verfahren der Erfindung hergestellten
Abdichtungsschichten bzgl. ihres Schadstoff-Rückhaltevermögens den
aufwendigeren Kombinationsdichtungen, bestehend aus einer Kunststoff-Dichtungsbahn
und einer mineralischen, tonhaltigen Abdichtungsschicht
gleichwertig sind, lassen sich diese Kombinationsdichtungen durch die
erfindungsgemäß hergestellte Abdichtungsschichten ersetzen, was erhebli
che Kosteneinsparungen und bessere bautechnische Vorteile hinsichtlich
der Herstellbarkeit mit sich bringt.
Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Weichgelbildner sind Natriumhy
drogencarbonat, Natriumacetat und Natriumhydrogeophosphat. Natriumhy
drogencarbonat ist bevorzugt, und zwar deshalb, weil gegen Phosphate
und Acetate aus Umweltgründen Bedenken bestehen können. In einigen
Fällen werden jedoch auch Gemische der Weichgelbildner verwendet.
Der Weichgelbildner wird pulverförmig, im allgemeinen in einer Menge
von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge an freiem Bodenwasser;
vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 8 Gew.-% und insbesondere 3
bis 6 Gew.-% verwendet. Der Ausdruck "pulverförmig" bezeichnet hierbei
eine feinteilige trockene Form, schließt also auch flockenförmig usw. mit
ein. Das Gleiche gilt für das pulverförmige Wasserglas.
Das pulverförmige Wasserglas wird im allgemeinen in einer Menge von
1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 8 Gew.-% und insbesondere 3 bis
6 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des freien Bodenwassers,
verwendet. Es sind sowohl Natron- als auch Kaliwassergläser geeignet.
Natronwassergläser sind wegen ihrer Wohlfeilheit bevorzugt. Dabei ist auf
eine hohe Konzentration an SiO₂ und eine gute Löslichkeit zu achten.
Ein besonders geeignetes Handelsprodukt ist unter der Bezeichnung
Deposil N erhältlich.
Wasserglas und Weichgelbildner werden im allgemeinen in einem Ge
wichtsverhältnis von 2 : 1 bis 1 : 2 verwendet. Hierbei ist ein Gewichts
verhältnis von etwa 1 : 1 besonders bevorzugt. Offensichtlich beeinflussen
sich Wasserglas und Weichgelbildner gegenseitig, denn bei Verwendung
von Wasserglas allein oder von Weichgelbildner allein, auch in größeren
Mengen, lassen sich die erfindungsgemäß beobachteten guten Werte
bezüglich Durchlässigkeitsbeiwert und Schadstoffrückhaltung kurzfristig
nicht erzielen.
Beispiele für erfindungsgemäß geeignete bindige Böden sind feinkörnige
Boden und gemischkörnige Böden gemäß DIN 18196. Hierzu gehören
definitionsgemäß Ton, Schluff, Sand-Tongemische, Sand-Schluffgemische,
Kies-Tongemische und Kies-Schluffgemische sowie deren Gemische unter
einander. Dabei kann es sich um natürliche oder künstliche Böden
handeln.
Die erfindungsgemäß verwendeten bindigen Böden sind mit einen Was
sergehalt im nassen Bereich der Proctorkurve zu verarbeiten und zu
verdichten. Hierbei liegt der Proctorwert im allgemeinen im Bereich von
100 bis 85% und vorzugsweise 91 bis 97%, wobei Proctorwerte im
Bereich von 92 bis 95% besonders bevorzugt sind. Diese Proctorwerte
sind bestimmt nach DIN 18127. Hierbei wird ein gegebener Boden in
einen Zylinder eingefüllt und mit einer genormten Energie eingestampft.
Je nach Wassergehalt des Bodens erhält man dann eine bestimmte
Verdichtung des Bodens. Aus den bestimmten Dichten des Bodens und
aus den den unterschiedlichen Wassergehalten zugeordneten Dichtewerten
erhält man die sogenannte Proctorkurve mit einem Dichtemaximum für
einen bestimmten Wassergehalt und beidseitig dieses Maximums abfallen
den Dichtewerten für geringere Wassergehalte (trockener Bereich) bzw.
höhere Wassergehalte (nasser Bereich). Erfindungsgemäß werden aus
schließlich Böden mit einem Wassergehalt im nassen Bereich der Proc
torkurve verwendet. Sofern der Wassergehalt des bindigen Bodens nicht
ausreichend ist, wird er durch Berieselung auf einen geeigneten Wert
gebracht. Andererseits kann bei besonders hohen Wassergehalten eine
vorherige Abtrocknung von Vorteil sein, um den Wassergehalt in den
bevorzugten Bereich der Proctorkurve zu bringen. Dieses läßt sich z. B.
auch durch Zumischung feinstkörniger trockener Zuschlagstoffe, wie
Stäube oder Tonmehle erreichen.
Die Qualität der Abdichtung ist auch von der Korngrößenverteilung des
Bodens abhängig. So besitzt z. B. Auelehm eine günstigere Korngrößen
verteilung als Lößlehm, weshalb sich - unter sonst gleichen Bedingungen
- mit Auelehm grundsätzlich ein besserer Abdichtungswert als mit Löß
lehm erreichen läßt (vgl. auch die Ausführungsbeispiele weiter unten).
Nach Maßgabe des zu verwendenden Ausgangsbodens kann es daher
bevorzugt sein, relativ gleichkörnige Böden durch Zugabe trockener
Zuschlagstoffe, wie inaktive kaolinitische Tonmehle, hinsichtlich der
Korngrößenverteilung aufzubessern.
Der pH-Wert des Bodens spielt an sich keine besondere Rolle. Der pH-Wert
natürlicher Böden liegt durchweg in einem Bereich von 4 bis 9, im
allgemeinen sogar 5,5 bis 8, so daß keine besonderen Maßnahmen
erforderlich sind. Bei Kunstböden kann es jedoch nach Maßgabe der
verwendeten Zuschlagstoffe vorkommen, daß sich ein pH-Wert ergibt, der
außerhalb des vorgenannten Bereiches von 4 bis 9 liegt. Hierbei wird es
dann notwendig, durch Zugabe entsprechender saurer oder basischer
Zuschlagstoffe oder auch Agentien den pH-Wert entsprechend zu kor
rigieren.
Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird in Schritt (a)
zunächst aus dem bindigen Boden unter Zusatz von pulverförmigem
Weichgelbildner ein homogenes Gemisch hergestellt. Homogen bedeutet
hierbei, daß nach dem Vermischen im gesamten Material eine gleichmä
ßige Korngrößenverteilung vorliegt, und daß auch der pulverförmige
Gelbildner in diesem Gemisch gleichmäßig verteilt ist. Dieses ist gegeben,
wenn der Wassergehalt und die Kornzusammensetzung in den einzelnen
Körnungsbereichen Ton, Schluff und Sand innerhalb eines Variations
koeffizienten von etwa 10% liegt.
Die Auflösung des Weichgelbildners erfolgt im freien Bodenwasser. Die
Auflösung dauert viele Stunden und nimmt bis zu einem ganzen Tag =
24 Stunden in Anspruch. Sicherheitshalber erfolgt deshalb auf der Bau
stelle die Zugabe des Wasserglases (Stufe (b) des Verfahrens) erst am
nächsten Tag, so daß mit einer guten Verteilung des Weichgelbildners in
Bodengemisch gerechnet werden kann. Man kann die Auflösung des
Weichgelbildners jedoch dadurch beschleunigen, daß man das Gemisch
aus bindigem Boden und Weichgelbildner einer mechanischen Verdichten
bei gleichzeitiger Vibration unterwirft. Hierzu werden vorzugsweise Rüttel
walzen oder Rüttelplatten verwendet. In dieser Ausführungsform läßt sich
die Auflösung der Weichgelbildner im freien Bodenwasser auf 4 bis 6
Stunden verkürzen. Im allgemeinen wiegt dieser Vorteil der Zeitersparnis
den Nachteil der Vornahme eines zusätzlichen Arbeitsschrittes auf, so
daß diese Arbeitsweise in der Praxis bevorzugt ist. Ein weiterer Vorteil
besteht in der größeren Unabhängigkeit gegenüber unvorhergesehenen
Witterungsänderungen.
Zur Erzielung des homogenen Gemisches in Stufe (a) kann man entwe
der so vorgehen, daß zunächst der bindige Boden homogenisiert und
anschließend der Weichgelbildner homogen eingemischt wird. Bei gut
homogenisierbaren Böden kann die Herstellung des homogenen Gemi
sches jedoch auch in einem Arbeitsgang erfolgen.
Die Homogenisierung bzw. Durchmischung des Bodens bzw. des Bodens
mit dem Weichgelbildner kann z. B. direkt in der existierenden Boden
schicht mittels Erdbaufräsen erfolgen. Insbesondere bei schlecht durch
mischbaren Böden, z. B. mit sehr hoher Bindigkeit (Kohäsion) empfiehlt
sich eine Durchmischung mittels Zwangsmischer.
Nach der Auflösung des Weichgelbildners im Bodenwasser erfolgt die
homogene Einmischung des pulverförmigen Wasserglases. Hierfür gelten
die gleichen Bedingungen wie vorstehend für die Einmischung des Weich
gelbildners beschrieben.
Nach der homogenen Einmischung des Wasserglases kann das in Stufe
(b) erhaltene Gemisch in Stufe (c) unmittelbar mechanisch verdichtet
werden. Vorzugsweise läßt man jedoch zwischen den Stufen (b) und (c)
das Gemisch über einen gewissen Zeitraum ruhen, z. B. 1 bis 4 Stunden,
was einer möglichst guten Reaktionsbereitschaft des Wasserglases dienen
soll. Anschließend wird das Gemisch eingebaut und verdichtet.
Die beschriebene Erfindung, einen Abdichtungsboden mit Schadstoff
rückhaltung herzustellen, zeigt über das Anwendungsgebiet auf dem
Gebiet der Abdichtungstechnik auch Lösungen hinsichtlich der Altlastensicherung
auf. So können z. B. schadstoffbelastete Böden mit einem derart
aufbereiteten Abdichtungsgemisch im Verhältnis von z. B. 3 : 1 bzw. 1 : 1
homogen vermischt und verdichtet werden. Ein derartiges Gemisch
zeigt eine hohe Schadstoffrückhaltung im Eluatverhalten.
Sollten solche Abdichtungsgemische bautechnisch unter Straßen- oder
Industrieböden zur doppelten Absicherung gegen Elution eingesetzt
werden, kann dann eine zusätzliche Zementvergütung das Tragverhalten
verbessern, ohne das Eluatverhalten zu verschlechtern, so daß derart
vergütete Gemische auch als Baustoffe, z. B. zum Herstellen von Trag
schichten unter Straßen und Gebäuden eingesetzt werden können. Unter
diesen Gesichtspunkten des Eluierverhaltens können somit auch um
weltgefährdende Reststoffe sicher auf Inert-Deponien abgelagert werden
bzw. auf der Baustelle unter Maßgabe der beschriebenen Behandlung
verbleiben.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Beispiele erläutert.
Nach dem Stand der Technik ist bekannt, daß Abdichtungsschichten aus
tonhaltigen Schluffböden gebaut werden können. Hinsichtlich der Kornzu
sammensetzung können die Schluffböden in 3 Bereiche eingeteilt werden:
Hierbei handelt es sich nach der Kornverteilung hauptsächlich
um einen Mittel- bis Grobschluff, einen relativ gleichkörnigen
Boden, der 10-20% Feinsandanteile und 3-9% Tonantei
le besitzt.
Hierbei handelt es sich um einen Boden mit Sandanteilen von
25-60%, im Schluffbereich um eine relativ stetige Korngrö
ßenverteilung aller Bereiche von Fein- bis Grobschluff und
unterschiedlichen Tonanteilen von 12-20%.
Dies sind sandige bis feinsandige Schluffe mit einem Tonanteil
zwischen 16 und 25% und einem Sandanteil von 5-20%.
Der Schluffbereich ist ebenfalls in der Korngrößenverteilung
stetig verlaufend.
Zur Herstellung von Basisabdichtungsschichten sind die Lößlehme erdbau- und
abdichtungstechnisch am schwierigsten zu behandeln, weil sie eine
hohe Gleichkörnigkeit und damit eine hohe Veränderbarkeit hinsichtlich
der Plastizität bei geringen Wassergehaltsschwankungen mit sich bringen
und aufgrund der Gleichkörnigkeit gleich große Bodenporen besitzen, die
durch feinere Bodenpartikel der gleichen Bodenart nicht ausgefüllt wer
den. Deshalb müssen derartige Bodenschichten, wenn sie hinsichtlich ihres
Durchlässigkeitsbeiwertes verbessert werden, mit Zuschlagstoffen, wie
Tonmehl, Bentonit oder Wasserglas behandelt werden. Die erzielbaren
Durchlässigkeitsbeiwerte dieser Bodenarten durch die genannten Verbes
serungen liegen bei k ≈ 1 × 10-10 m/s.
Die Versuche wurden mit den drei vorgenannten Lehmarten durchge
führt, deren Korngrößenverteilungen aus Abb. 1 ersichtlich sind. In
Abb. 1 ist auch der natürliche Wassergehalt der Lehmböden ange
geben. Mit diesem Wassergehalt liegen die genannten Böden im nassen
Bereich der Proktorkurve, so daß diesbezüglich keine besonderen Maß
nahmen zu ergreifen sind.
Die Bodenproben wurden wie folgt verarbeitet:
Zunächst wurde der erdfeuchte Boden mit dem genannten Wassergehalt durch Zwangsmischung derartig vermischt, daß sich nach optischer Bewer tung das Bodengemisch hinsichtlich des Wassergehaltes und der Korn struktur als homogen darstellte. Zu diesem homogenen Bodengemisch wurden die in Tabelle 1 genannten Gelbildner in Mengen von 5%, bezogen auf freies Bodenwasser zugegeben. Die Gelbildner wurden durch Zwangsmischung gleichmäßig in dem homogenen Bodengemisch verteilt.
Zunächst wurde der erdfeuchte Boden mit dem genannten Wassergehalt durch Zwangsmischung derartig vermischt, daß sich nach optischer Bewer tung das Bodengemisch hinsichtlich des Wassergehaltes und der Korn struktur als homogen darstellte. Zu diesem homogenen Bodengemisch wurden die in Tabelle 1 genannten Gelbildner in Mengen von 5%, bezogen auf freies Bodenwasser zugegeben. Die Gelbildner wurden durch Zwangsmischung gleichmäßig in dem homogenen Bodengemisch verteilt.
Nach der Auflösung des Weichgelbildners (im Laborversuch 5 bis 6
Stunden) wurde in das Bodengemisch trockenes Wasserglaspulver (Sprüh
wasserglas) mit einem SiO₂-Gehalt von ca. 60% (Natronwasserglas,
Deposil N Firma Henkel) in solcher Menge zugegeben, daß sich im
Bodenwasser eine 5%-ige Wasserglaslösung einstellt. Das Wasserglas
wurde - wie vorher der Gelbildner - durch intensives Mischen gleichmä
ßig im Boden verteilt und nach 1 Stunde im Proctortopf mit der ge
normten Proctorenergie gemäß DIN verdichtet.
Aufgrund des vorhandenen Wassergehaltes stellte sich bei Aufwendung
der Proctorenergie eine Proctordichte von ≈ 93% ein.
In Vorversuchen an verdichteten Bodenproben konnte nachgewiesen
werden, daß durch die obenbeschriebene Verfahrensweise eine gleichmä
ßige Verteilung des Bodenwassers und von Gelbildner und Wasserglas im
Bodenwasser sichergestellt ist.
Bei den Versuchen wurde weiterhin beobachtet, daß durch Einstampfen
der mit Gelbildnern durchmischten Bodenprobe und nachträgliches Rüt
teln auf dem Rütteltisch eine schnellere Verteilung im Bodenwasser
gegeben ist. Das gleiche gilt auch für die Einarbeitung des Wasserglases.
Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
Durchlässigkeitsbeiwerte eines wasserglasvergüteten feinsandigen Mittel- bis
Grobschluffes, Tonanteil 8% (Lößlehm) (5% Wasserglaspulver und
5% Gelbildner; bezogen auf Bodenwasser (19,5%)) in Abhängigkeit
verschiedener Gelbildner sowie unterschiedlicher Schrittfolge der Zugabe
von Wasserglas und Gelbildnern.
Bei den Versuchen 2b bis 6b der Tabelle I handelt es sich um erfin
dungsgemäße Versuche, und Versuch 1b ist ein Kontrollversuch. Bei
Versuch 1a handelt es sich um einen Vergleichsversuch zum Stand der
Technik gemäß EP-B 338 039, und die Versuche 2a bis 6a sind wieder
um Kontrollversuche.
Man sieht, daß bei den erfindungsgemäßen Versuchen 2b bis 6b kf-Werte
von mindestens 6 × 10-11 und bis zu 8 × 10-12 erreicht werden. Beim
Kontrollversuch 1b liegt das Ergebnis um mindestens eine Größenord
nung schlechter, und auch der Vergleichsversuch 1a gemäß Stand der
Technik liefert keine besseren Ergebnisse. Schließlich ist festzuhalten, daß
auch die Kontrollversuche 2a bis 6a (zu vergleichen sind jeweils die
Versuche a und b, also 2a mit 2b, usw.) ausnahmslos keine besseren
Ergebnisse als 1 × 10-10 liefern. Dieses Ergebnis ist überraschend und
zeigt, daß nur die Kombination von Aluminat-freiem Weichgelbildner mit
der erfindungsgemäßen speziellen Verfahrensweise, d. h. zuerst Einmischen
des Weichgelbildners und erst danach Zugabe des Wasserglases, die
hervorragenden Abdichtungswerte im Bereich von kf = 10-11 bis 10-12
erreicht werden.
Da es sich bei Lößlehm um einen relativ gleichkörnigen Boden handelt,
und demgegenüber Auelehm und Hochflutlehm eine breitere Korngrößen
verteilung besitzen (vgl. Abb. 1), sollten an sich mit Auelehm und
Hochflutlehm, unter ansonsten gleichen Bedingungen, bessere Durchlässig
keitsbeiwerte (kf-Werte) erzielbar sein. Tatsächlich wurden derartig
verbesserte kf-Werte gefunden, wie sich aus den Daten der Tabelle II
ergibt. Die Versuchsbedingungen waren exakt die gleichen wie bei der
Verwendung von Lößlehm (siehe Tabelle I).
Bei den Ergebnissen der Tabelle II handelt es sich bei den Versuchen
1c und 1d um Kontrollversuche, die dem Kontrollversuch 1b der Tabelle
I entsprechen. Die Versuche 2c bis 5c und 2d bis 5d sind mit den
Versuchen 2b bis 5b der Tabelle I zu vergleichen; der Versuch 6d mit
dem Versuch 6b von Tabelle I (Versuch 6c konnte wegen Geräteausfall
nicht gemessen werden).
Tabelle II läßt sich entnehmen, daß die kf-Werte mit Auelehm und
Hochflutlehm insgesamt etwas besser sind als bei Verwendung von
Lößlehm (Tabelle I).
Zur Prüfung des Schadstoffrückhalte-Vermögens der gemäß Tabelle I
hergestellten Abdichtungsschichten wurde das Penetrationsverhalten gegen
über künstlichem Deponiesickerwasser über einen Zeitraum von 6 Jahren
untersucht. Zu diesem Zweck wurde der erfindungsgemäß mit Weichgel
bildner und Wasserglas vergütete Lößlehm mit kf-Werten von ca. 7 bis
3 × 10-11 m/s in Durchlässigkeitsprüfgeräte (Triax-Geräte) eingebaut und
mit einem künstlichen Deponiesickerwasser in Anlehnung an G. Friesicke;
"Deponiesickerwasser - was ist das, was sollte damit geschehen?" im
LWA-Jahresbericht ′85 als Prüfflüssigkeit von i = 20 beaufschlagt.
Die Zusammensetzung des künstlichen Deponiesickerwassers ist in der
Tab. III aufgeführt. Es wurde hierbei auf die Variationsbreiten geachtet,
wie sie auch bei realen Deponiesickerwässern vorkommen; d. h. es wurden
10 verschiedene Sickerwässer verwendet, die die gesamten, in Tab. III
angegebenen Bereiche abdecken.
Zusammensetzung des künstlichen Deponiesickerwassers | |
ph-Wert | |
4-9 | |
Leitfähigkeit | 10 000-30 000 µS/m |
N⁺ | 4,0 g/l-8,0 g/l |
Ca⁺⁺ | 2,0 g/l-6,0 g/l |
Cl⁻ | 2,0 g/l-10 g/l |
Cu2+ | 0,5 mg/l-20,0 mg/l |
Sulfat | 1,0-3,0 g/l |
CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) | 3 g/l-9,0 g/l |
Die Ergebnisse sind in den Abb. 2 bis 6 zusammengestellt. Im
Vergleich dazu sind in den Abbildungen die Schadstoffpenetrationen einer
Abdichtungsschicht aus Ton, deren k-Wert entsprechend den geltenden
Zulassungsbedingungen bei < 1 × 10-10 m/s liegen muß (Verweilzeit 6
Jahre), dargestellt. Es handelt sich hierbei um die Basisabdichtung einer
Siedlungsabfalldeponie mit direktem Sickerwasserüberstau (Deponie
Geldern-Pont).
Den Abb. 2 bis 6 läßt sich folgendes entnehmen:
Es ist deutlich erkennbar, daß bei den Tonkörpern merkliche Eindringtie fen der Schadstoffe gefunden wurden. Im Vergleich hierzu kann bei der vorliegenden Erfindung eine Penetration der Schadstoffe im gleichen Zeitraum nachgewiesen werden, was von wesentlicher Bedeutung ist. Die Penetration der untersuchten Parameter - siehe Abb. 2-6 - erfolgt etwa bei der Erfindung bis etwa 2,0 cm während bei den Tonabdichtun gen Eindringtiefen während der gleichen Zeit bis etwa 30 cm und mehr festgestellt werden können. In diesem Zusammenhang ist darauf zu verweisen, daß die Eindringtiefe von 2,0 cm, die Bandbreite der Nullinie darstellt, weil diese Zone durch Sickerwasserüberstau leicht aufweicht und damit verstärkt Deponiesickerwasser aufnimmt. Wenn man bedenkt, daß die mineralische Dichtung eine Schadstoffbarriere auf Dauer sein soll, so kommt der Erfindung einer mineralischen Abdichtung mit Schadstoff rückhaltung eine sehr große Bedeutung zu.
Es ist deutlich erkennbar, daß bei den Tonkörpern merkliche Eindringtie fen der Schadstoffe gefunden wurden. Im Vergleich hierzu kann bei der vorliegenden Erfindung eine Penetration der Schadstoffe im gleichen Zeitraum nachgewiesen werden, was von wesentlicher Bedeutung ist. Die Penetration der untersuchten Parameter - siehe Abb. 2-6 - erfolgt etwa bei der Erfindung bis etwa 2,0 cm während bei den Tonabdichtun gen Eindringtiefen während der gleichen Zeit bis etwa 30 cm und mehr festgestellt werden können. In diesem Zusammenhang ist darauf zu verweisen, daß die Eindringtiefe von 2,0 cm, die Bandbreite der Nullinie darstellt, weil diese Zone durch Sickerwasserüberstau leicht aufweicht und damit verstärkt Deponiesickerwasser aufnimmt. Wenn man bedenkt, daß die mineralische Dichtung eine Schadstoffbarriere auf Dauer sein soll, so kommt der Erfindung einer mineralischen Abdichtung mit Schadstoff rückhaltung eine sehr große Bedeutung zu.
Claims (10)
1. Verfahren zur Abdichtung von Bodenformationen mittels minerali
scher Abdichtungsschichten mit folgenden Schritten:
- (a) Herstellung eines homogenen Gemisches aus einem bindigen Boden mit einem Wassergehalt im nassen Bereich der Proctor kurve unter Zusatz von pulverförmigem Aluminat-freiem Weich gelbildner,
- (b) nach Auflösung des Weichgelbildners im Bodenwasser homogene Einarbeitung von pulverförmigem Wasserglas und
- (c) mechanische Verdichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man als
Weichgelbildner Natriumhydrogencarbonat verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
man den pulverförmigen Weichgelbildner in einer Menge von 3 bis
6 Gew.%, bezogen auf freies Bodenwasser verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
man das pulverförmige Wasserglas in einer Menge von 3
bis 6 Gew.%, bezogen auf freies Bodenwasser verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
man ein Gewichtsverhältnis von Weichgelbildner zu Wasser
glas im Bereich von etwa 1 : 1 verwendet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem
man die Auflösung des Weichgelbildners durch mechanische
Verdichtung bei gleichzeitiger Vibration beschleunigt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem man eine
Rüttelwalze oder Rüttelplatte verwendet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem
man das Gemisch nach der Einarbeitung des
pulverförmigen Wasserglases und vor Durchführung
der mechanischen Verdichtung 1-4 Stunden ruhen läßt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem
man einen bindigen Boden mit einem Wassergehalt im
nassen Bereich von 95 bis 92% der Proctorkurve verwendet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem
man ein Natronwasserglas verwendet.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4404644A DE4404644C2 (de) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | Verfahren zur Abdichtung von Bodenformationen |
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